PROPIEDADES DE LAS ONDAS - Interferencias

 
Se produce interferencia cuando varias ondas coinciden en un mismo punto del medio por el que se propagan. Las vibraciones se superponen y el estado de vibración resultante del punto es la suma de los producidos por cada onda.
 

Interferencia constructiva

Interferencia destructiva

 

En las figuras adjuntas se representa la evolución de dos estados de vibración transmitidos a un punto cuando es alcanzado por dos ondas armónicas de la misma frecuencia. En el caso representado por el dibujo situado más a la izquierda los estados de vibración (verde y rojo) llegan al punto en fase y el resultado de su superposición es una vibración (azul) de mayor intensidad. En ese punto tiene lugar una interferencia constructiva. En el otro dibujo las vibraciones llegan en oposición de fase y el resultado de su superposición es una vibración de menor intensidad (podría ser nula). Se produce una interferencia destructiva.

 

Para practicar este concepto hemos diseñado una animación Modellus interactiva. Representa dos estados de vibración armónica simple y su superposición.  Se pueden modificar las amplitudes de las dos vibraciones y el desfase entre ellas, comprobando cómo afecta la modificación a la evolución del estado de vibración resultante de su superposición. También se representan tres partículas virtuales que simulan las vibraciones, y el punto del medio vibrante donde se superponen esos dos estados de vibración. Aplicando el desfase adecuado, el usuario puede lograr que ese punto vibre con amplitud máxima (interferencia constructiva) o nula (interferencia destructiva)

 

 

Clic aquí para descargar esta animación. [Si no lo tienes instala Modellus 2.5 (32 bits) o Modellus 3 (64 bits)]

 

 

La forma de producir interferencias consiste en hacer incidir una onda sobre una pared con dos aberturas. Se produce difracción en cada una de ellas y al otro lado de la pared se superponen las dos ondas secundarias dando lugar a interferencias constructivas y destructivas.

 

A la derecha se representa esta situación. Las líneas de color continuas del esquema representan puntos en concordancia de fase con cada foco (situado en una rendija) y las líneas discontinuas a puntos en oposición de fase con él. A los puntos como B, C o D las ondas rojas (procedentes de F1) llegan en fase con las ondas azules (procedentes de F2) mientras que a puntos como el A, las ondas rojas llegan en oposición de fase con las azules. Así se delimitan unas zonas donde se produce interferencia constructiva (se representan por líneas negras de trazo continuo) y otras en las que se produce interferencia destructiva  (representadas por líneas negras de trazo discontinuo).

 

 

 

Las figuras adjuntas muestran el aspecto que adquiere una onda difractada de este modo y la distribución de la intensidad recibida en una pantalla a una cierta distancia de dicha rendija (señalada por la línea azul de puntos).

Como consecuencia de la superposición de las ondas secundarias procedentes por las dos rendijas la distribución de la intensidad recibida en la pantalla resulta con una sucesión de máximos y mínimos de intensidad equidistantes entre sí. El máximo de mayor intensidad se ubica enfrente del centro geométrico entre las dos rendijas.

 

 

En el clip de video adjunto, que filmaron los estudiantes en el laboratorio, se observa una situación similar producida en la cubeta de ondas. Un alumno genera inicialmente una onda (su foco a la izquierda de la imagen). Un poco después, el profesor genera la segunda onda (su foco a la derecha de la imagen), procurando que sea de la misma frecuencia que la producida por el estudiante. Tal como explica el profesor, al superponerse ambas ondas se producen interferencias, observándose entre ambos focos líneas claras y oscuras que se corresponden con los vientres y los nodos (donde se producen interferencias constructivas y destructivas).

 

En todos estos procesos se obtiene en la pantalla un figura típica de franjas de interferencia, cuya forma depende de la forma geométrica que tengan las rendijas o aberturas (por ejemplo, rectangulares, circulares..) y cuya localización se puede prever en función de la separación existente entre las rendijas y la distancia a la que se coloca la pantalla.

En todos los casos, el máximo de intensidad se ubica enfrente del centro geométrico entre los dos focos.

 

 

Las interferencias se pueden aprovechar para incrementar señales ondulatorias o para disminuirlas. Así, por ejemplo, en un teatro interesa que los sonidos que puede enviar un apuntador a los actores interfieran constructivamente en el escenario donde actúan y en cambio no se oigan en la zona donde se sientan los espectadores. Igualmente se precisa que la voz de los actores llegue alta y clara a los espectadores. Estos recintos tienen una geometría que considera estas necesidades, procurando que después de múltiples reflexiones (en paredes y techos) los sonidos interfieran de la forma más adecuada en cada zona.

 
 
 
 
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Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci"